Химики создали библиотеку синтетических биомембран для наномедицины и доставки лекарств
Международная группа исследователей под руководством химиков и инженеров из Университета Пенсильвании подготовила библиотеку синтетических биоматериалов, имитирующих клеточные мембраны. Эти материалы перспективны для целевой доставки противораковых препаратов, средств генной терапии, белков, агентов для визуализации, диагностики и косметики в рамках развивающейся области наномедицины.
Исследование опубликовано в текущем выпуске журнала Science.
Структура и свойства дендримерсом
Работа впервые описывает получение, структуру, самосборку и механические свойства везикул и других сложных наноассемблей, созданных из Янус-дендримеров.
- Дендримерсомы — это стабильные бислойные везикулы, которые спонтанно образуются из определённого химического состава Янус-дендримеров.
- Команда получила множество популяций бислойных капсул, однородных по размеру и стабильных во времени в различных средах и при разных температурах.
- Их свойства можно настраивать с помощью температуры и химического состава. Они обладают превосходными механическими свойствами по сравнению с обычными липосомами и непроницаемы для инкапсулированных соединений.
- Дендримерсомы способны включать порообразующие белки, могут собираться вместе со структурообразующими фосфолипидами и блок-сополимерами, а их молекулярная периферия подходит для химической функционализации без нарушения процесса самосборки.
Создание и подтверждение структур
Учёные химически соединили гидрофильные и гидрофобные дендроны, создав амфифильные Янус-дендримеры с богатым набором морфологий, включая кубосомы, диски, трубчатые везикулы и спиральные ленты. Собранные структуры были подтверждены с помощью криогенной просвечивающей электронной микроскопии и флуоресцентной микроскопии.
Ключевые цитаты исследователей:
- Вирджил Персек (Университет Пенсильвании): «Дендримерсомы сочетают стабильность и механическую прочность, достижимые у полимеросом (везикул из блок-сополимеров), с биологической функциональностью стабилизированных фосфолипидных липосом, но с превосходной однородностью размера, простотой образования и химической функционализацией».
- Дэниел Хаммер (Университет Пенсильвании): «Эти материалы особенно перспективны, потому что их мембраны имеют толщину естественных бислойных мембран, но обладают превосходными и настраиваемыми свойствами. Благодаря толщине мембраны, включение биологических компонентов, таких как рецепторы и каналы, будет более простым».
- Фрэнк Бейтс (Университет Миннесоты): «Ни один другой отдельный класс молекул, включая блок-сополимеры и липиды, не известен своей способностью собираться в воде в такое разнообразие супрамолекулярных структур».
Преимущества для наномедицины
Самособирающиеся наноструктуры из природных и синтетических амфифилов всё чаще служат имитаторами биологических мембран и позволяют осуществлять целевую доставку лекарств, нуклеиновых кислот, белков, средств генной терапии и агентов для визуализации.
Сборки на основе Янус-дендримеров предлагают несколько преимуществ по сравнению с другими технологиями доставки наночастиц:
- Липосомы (мимикрирующие клеточные мембраны) нестабильны даже при комнатной температуре и сильно различаются по размеру, что требует трудоёмкой стабилизации и фракционирования.
- Полимеросомы стабильны, но полидисперсны, и большинство из них не биосовместимы.
Дендримерсомы предлагают стабильность, монодисперсность, настраиваемость и универсальность, значительно продвигая науку о самособирающихся наноструктурах для биологических и медицинских применений.